Batteri e fitoplasmi: patologie delle piante e meccanismi di dispersione

Scuola di Agraria

Corso di Laurea TECNOLOGIE ALIMENTARI

Patologia dei prodotti in post-raccolta - Parte 1 Generale

BATTERI E FITOPLASMI

NA

STUDIScuola di Agraria

Corso di Laurea in Viticoltura ed Enologia

Patologia viticola Le immagini che non sono di proprietà dell'autore di questo file, sono state utilizzate per il solo ed esclusivo scopo didattico. Si ringraziano gli Autori delle stesse e gli Editori dei testi o riviste nei quali le immagini sono pubblicate. The images that are not the property of the author of this file were used only for educational purposes. We thank the Authors of the images and the Editors of books or magazines in which they are published. Les images qui n'appartiennent pas à l'auteur de cette fichier ont été utilisées uniquement à des fins éducatives. Nous remercions les Auteurs et les Éditeurs des livres ou revues dans lequel les images sont publiées. NA

LORBatteri e fitoplasmi

Scuola di Agraria

Corso di Laurea TECNOLOGIE ALIMENTARI

Patologia dei prodotti in post-raccolta - Parte 1 Generale

Caratteri generali

• Organismi unicellulari
• Provvisti di membrana cellulare
• Provvisti (batteri) o sprovvisti (fitoplasmi) di parete
• Sprovvisti di nucleo: il materiale genetico (DNA) è libero nel citoplasma
• Contengono piccoli ribosomi (70 S)
• Contengono plasmidi, molecole circolari di DNA che non fanno parte del DNA cromosomico

Ribosomes Plasmids Cytoplasm Chromosome Flagellum Plasma membrane Cell wall 1 um Cellula procariote. Pearson Prentice Hall, Inc. 2005Scuola di Agraria Corso di Laurea TECNOLOGIE ALIMENTARI Patologia dei prodotti in post-raccolta - Parte 1 Generale

Batteri

Caratteri generali

• La cellula batterica è priva di vacuolo, reticolo endoplasmatico, nucleo e di ogni altro organello replicantesi ed è delimitata da membrana.
• L'acido nucleico (DNA) è a doppia elica, incluso nel citoplasma, dove si trovano anche i ribosomi, granuli di materiale di riserva e plasmidi.

. Le dimensioni sono comprese tra 1 e 5 um di lunghezza e 0,5-1 um di larghezza.

• La parete cellulare (100-250 Å) conferisce forma e rigidità alla cellula ed ha caratteristiche diverse nei batteri Gram-negativi rispetto ai Gram-positivi.
• La parete cellulare è comunemente circondata da materiale viscoso, sottile (slime layer) o spesso (capsula).

peptidoglicano membrana GRAM + lipopolisaccaridi e proteine peptidoglicano membrana GRAM - periplasmaBatteri Scuola di Agraria Corso di Laurea TECNOLOGIE ALIMENTARI Patologia dei prodotti in post-raccolta - Parte 1 Generale

Caratteri generali, morfologia

• Le cellule batteriche possono avere varia forma: cocchi, spirilli, peduncolate, ma più comunemente sono bastoncelli
• I batteri sono in genere provvisti di appendici filiformi: flagelli, pili, fimbrie

. I flagelli, lunghi circa 10-15 um, servono per i movimenti attivi e sono costituiti da una proteina specifica (flagellina). Numero e posizione dei flagelli sono variabili.

• Pili (uno o due) o fimbrie (anche numerose) sono appendici più brevi, che possono svolgere ruoli importanti nella coniugazione e nell'adesione dei batteri a superfici inerti o tessuti.

Microfotografia elettronica di una cellula di Erwinia amylovora, un importante patogeno di alcune Rosaceae, con flagelli peritrichi. Courtesy Oregon State University, APS http://www.apsnet.org/edcenter/intropp/lessons/prokaryotes/Batteri Scuola di Agraria Corso di Laurea TECNOLOGIE ALIMENTARI Patologia dei prodotti in post-raccolta - Parte 1 Generale

• ~ 1600 specie conosciute, per lo più saprofite (decomposizione sostanza organica)
• ~ 100 specie (tutte asporigene) attaccano le piante (favorite da ambiente umido e caldo, diffuse soprattutto ai tropici)
• una specie fitopatogena spesso comprende diverse PATHOVARS

Microfotografia elettronica di Pseudomonas marginalis con flagelli lofotrichi, fitopatogeno aerobio causa di marciume molle. Courtesy D. A. Cuppels, APS http://www.apsnet.org/edcenter/intropp/pathogengroups/pages/bacteria.aspxScuola di Agraria Corso di Laurea TECNOLOGIE ALIMENTARI Patologia dei prodotti in post-raccolta - Parte 1 Generale

Batteri fitopatogeni

Caratteri generali

• Quelli patogeni su piante vive non formano strutture di resistenza, hanno quindi una capacità relativamente limitata di conservarsi
• Penetrano solo attraverso aperture naturali o ferite. Non hanno mezzi per la penetrazione meccanica
• Preferiscono un ambiente sub-alcalino, mentre il pH dei succhi cellulari è acido

. Si aggregano in colonie mucillaginose, difficilmente veicolate dal vento

• Sono aggredibili da pochi fitofarmaci, essenzialmente rame
• La maggioranza dei batteri fitopatogeni sono gram- (Streptomyces, Clavibacter, Cultobacterium fanno eccezione)

(e) (f) (c) (d) (a) (b) Pseudomonas syringae pv. actinidiae grown on variuos low-iron content media. Lamichhane and Varvaro. Plant Pathology (2013) 62, 624-632Batteri fitopatogeni Scuola di Agraria Corso di Laurea TECNOLOGIE ALIMENTARI Patologia dei prodotti in post-raccolta - Parte 1 Generale

• svolgono parte del ciclo vitale nella pianta ospite >> parassiti
• svolgono parte sui residui della vegetazione >> saprofiti
• vivono sulla superficie della pianta >> epifiti

. Numerose specie patogene sono abitanti del terreno (soil-borne) Per esempio Agrobacterium spp., Ralstonia solanacearum (bacterial wilt in molte piante coltivate, oltre 200 ospiti), Streptomyces scabies 1578641 Gerald Holmes, California Polytechnic State University at San Luis Obispo, Bugwood.org Ralstonia solanacearumScuola di Agraria Corso di Laurea TECNOLOGIE ALIMENTARI Patologia dei prodotti in post-raccolta - Parte 1 Generale

Batteri fitopatogeni

UGA0176092 1563490 Pseudomonas syringae pv. persicae. Masse necrotiche superficiali, masse gommose.INRA-Angers, Bugwood.org Streptomyces ipomoeae. Necrosi su fusto sotterraneo, lesioni sulle radici annerite, assenza di capillizio Charles Averre, North Carolina State University, Bugwood.orgBatteri fitopatogeni Scuola di Agraria Corso di Laurea TECNOLOGIE ALIMENTARI Patologia dei prodotti in post-raccolta - Parte 1 Generale

Habitat

• Nei o sui semi o altre parti della pianta
• In insetti del terreno o delle piante
• Sulla pianta si conservano nelle gemme, nelle ferite, in essudati, sulle foglie, o negli organi che infettano.
• Più comunemente si trovano nel terreno, dove generalmente vivono sul substrato vegetale per un periodo più o meno limitato (deboli competitori con i saprofiti obbligati)

Dispersione

• Insetti, altri animali (uomo)
• Acqua anche alzata dal vento o rain splash
• Pioggia o irrigazione sopra chioma

. Con i flagelli possono percorrere solo distanze estremamente ridotteScuola di Agraria Corso di Laurea TECNOLOGIE ALIMENTARI Mezzi di Dispersion @ologia dei prodotti in post-raccolta - Parte 1 Generale

DODD P Wind Rain-splashes and run-off Wind-blown rain Insects Irrigation or flooding Contaminated seeds Infected transplants Animals Boots Tractors or plows Pruning shears Knives Da Agrios Plant Pathology 5th EditionBatteri fitopatogeni Scuola di Agraria Corso di Laurea TECNOLOGIE ALIMENTARI Patologia dei prodotti in post-raccolta - Parte 1 Generale

Patogenesi

• L'inoculo viene veicolato da acqua, vento e animali; dopo la contaminazione e l'ancoraggio aumenta di massa ed è pronto per la penetrazione.
• La penetrazione avviene tramite ferite o aperture naturali (lenticelle, idadodi, nettàri).
• Avvenuta la penetrazione i batteri si moltiplicano negli spazi intercellulari o nei vasi xilematici.
• I batteri fitopatogeni non invadono le cellule vive.
• La patogenesi si conclude con l'evasione.

Through stoma Through wound Through hydathode Nectarthode Bacteria in nectar and through nectarthode Da Agrios Plant Pathology 5th EditionFitoplasmi Scuola di Agraria Corso di Laurea TECNOLOGIE ALIMENTARI Patologia dei prodotti in post-raccolta - Parte 1 Generale

Caratteri generali

. Procarioti privi di parete cellulare

. DIVISIONE TENERICUTES - fitoplasmi Classe: MOLLICUTES

. Famiglia: Spiroplasmataceae Genere: Spiroplasma

· Famiglia: ancora non definita Genere: Phytoplasma (ex MLO, mycoplasma-like- microorganisms). UGA5021058 Elm yellows (Phytoplasma), Bugwood.org Pennsylvania Department of Conservation and Natural Resources - ForestryScuola di Agraria Corso di Laurea TECNOLOGIE ALIMENTARI Patologia dei prodotti in post-raccolta - Parte 1 Generale

Fitoplasmi

Caratteri generali

. Sono 'batteri' che hanno perduto la capacità di formare la parete cellulare, sono di forma variabile (pleiomorfi) e trasmessi da insetti o per innesto (come i virus).

. Sensibili alle tetracicline

. Difficilmente coltivabili su substrati artificiali

• Infettano più di 700 piante incluse molte piante agrarie
• Vivono solo nel floema
• Parassiti obbligati
• Piccolo genoma (dipendono dalla cellula ospite)

b Sezione trasversale al microscopio elettronico di tessuto floematico infetto da fitoplasmi. x6000. Courtesy of Assunta Bertaccini. APS http://www.apsnet.org/Fitoplasmi Scuola di Agraria Corso di Laurea TECNOLOGIE ALIMENTARI Patologia dei prodotti in post-raccolta - Parte 1 Generale

Caratteri generali

• Provocano una varietà di sintomi: nanismo, ingiallimento, proliferazione di rami, formazione di "foglie" al posto dei fiori, virescenza (fiori verdi), proliferazione di getti dagli organi florali, arrossamento di foglie e steli, necrosi del floema

Sintomo tipico di Phytoplasma su Hydrangea. Oshima et al. Front. Microbiol., 14 August 2013 | https://doi.org/10.3389/fmicb.2013.00230Fitoplasmi Scuola di Agraria Corso di Laurea TECNOLOGIE ALIMENTARI Patologia dei prodotti in post-raccolta - Parte 1 Generale

• Sono più noti come agenti di Giallumi o Yellow Diseases
• Clorosi più o meno intensa e diffusa seguita da graduale deperimento di tutta la pianta

. Queste malattie (~100) sono associate alla presenza nel floema di fitoplasmi o spiroplasmi (2 malattie: corn stunt, crescita ridotta, nanismo e arrossamento delle foglie; e citrus stubborn, agrumi, irregolarità dei frutti, aborto dei semi). UGA1524072 Spiroplasma kunkelii Department of Plant Pathology , North Carolina State University, Bugwood.org